5. Entwicklung von Anlagenkonzepten in Abhängigkeit des Bedarfs

5.6. Anlagenkonzept für ein Bürogebäude – Alternative 2 von 3


Wärme:                    BHKW thermisch + BW-Kessel

Kälte:                       Kompressionskälte

Strom:                      BHKW elektrisch + PV + Netzstrom

Das Primärziel des Energiekonzepts wird in Alternative 2 dahingehend verändert, einen größeren Anteil des Strombedarfs durch Erzeugung vor Ort selbständig zu decken. Als erster Schritt wird daher der Einbau einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage (KWK) untersucht. Diese besteht aus einem gasmotorischen Generator, der Strom erzeugt und dessen Abwärme einen Teil der Wärmeversorgung leistet. Um möglichst hohe Gesamtnutzungsgrade der zugeführten Primärenergie zu erzielen, wird das BHKW streng wärmegeführt ausgelegt. Die Stromproduktion richtet sich daher nach dem Wärmebedarf - ist dieser gering, sinkt auch die Stromerzeugung vor Ort.
Die Auslegung des BHKWs orientiert sich an der Dauerlast des Wärmebedarfs. Dies vermeidet eine Überdimensionierung der relativ teuren Anlage sowie den langzeitigen Betrieb in Teillast. Das Verhältnis der Wärme- zur Stromproduktion beträgt 65:35, d. h. etwas mehr als die Hälfte der erzeugten Wärmemenge steht auch als Strom zur Eigenversorgung bereit. Technisch wird dies über eine Stromkennzahl σ = 0,54 beschrieben. Das Anlagenkonzept auf Basis von KWK steht und fällt zwar nicht mit einem vorhandenen Wärmebedarf für TWW, profitiert aber von dieser Dauerlast. Sind im Gebäude keine Zapfstellen eingeplant, entfällt dieser Wärmebedarf vollständig (im Bürogebäude i. d. R. gering).
Zur Spitzenlastabdeckung wird auch hier ein Brennwertkessel eingesetzt, der den gleichen Energieträger wie das BHKW nutzt. Da eine solarthermische Anlage in Konkurrenz zur Auslastung des BHKWs steht, wird deren Einbau ausgeschlossen. Stattdessen könnten Dach und Fassade zur Integration von Photovoltaik genutzt werden, um den Netzstrombezug weiter zu mindern. Die Erzeugung der gesamten Kälte erfolgt durch eine moderne und effiziente Kompressionskältemaschine (KKM) mit einer Arbeitszahl von 4. Die Deckung des Kältebedarfs führt somit zu einer gewissen Erhöhung des Strombedarfs auf der Unterseite des Diagramms.
Da die Büronutzung annähernd den gesamten Tag einnimmt und die KKM im Hochsommer mit Strom gespeist wird, kann der Anteil selbst genutzten PV-Stroms besonders hoch ausfallen. Dies erleichtert das Lastmanagement und erhöht den Eigennutzungsgrad der PV-Anlage. Als Optimierungspotentiale verbleiben der eingesetzte Energieträger für das BHKW und die Kältebereitung. Wird das BHKW mit Biogas anstatt mit Erdgas betrieben, kann die gesamte Energieerzeugung als regenerativ angesehen werden. Wird der Antriebsstrom der KKM auch vom BHKW bereitet wird, ist prinzipiell sogar eine vollständig regenerative Versorgung denkbar.

Abb. 14: Anlagenkonzept für ein Bürogebäude, Alternative 2 von 3; Quelle: ina Planungsgesellschaft mbH; Scale - Wärme und Kühlen